Windows Versus Walls: Desacreditando el mito de la energía
por bruce lang El clima de Canadá es uno de los más diversos del planeta. Varía según la geografía, desde inviernos largos y fríos y días sin sol en el Extremo Norte hasta cuatro estaciones distintas a lo largo de la frontera de los EE. Las temperaturas pueden subir a más de 40 C (104 F) en el verano y caer por debajo de -50 C (-58 F) en el invierno. Este clima diverso y extremo puede tener ramificaciones significativas para el diseño de edificios comerciales, especialmente cuando se trata de eficiencia energética y bienestar y productividad de los ocupantes.
La envolvente del edificio (techo, paredes y ventanas) es la interfaz entre el edificio y su entorno, y la primera línea de defensa de una estructura contra los elementos. El diseño de la envolvente y las opciones de productos tienen un impacto significativo en la eficiencia energética y el bienestar de los ocupantes. Las paredes 'sólidas' bien aisladas suelen ser la prioridad para un especificador al diseñar para climas fríos, pero no ofrecen el atractivo estético ni los beneficios de iluminación natural del vidrio. ¿Qué pasaría si el vidrio pudiera ofrecer un aislamiento y una eficiencia energética similares a los que se exigen de las paredes?
Los detalles sobre el vidrio de alto rendimiento El secreto mejor guardado para mejorar la eficiencia energética de los edificios comerciales es el vidrio de ventana de alto rendimiento. De hecho, el uso de vidrio como porcentaje de la envolvente del edificio está aumentando a medida que los arquitectos buscan aprovechar su atractivo estético y los beneficios de la iluminación natural. Gran parte de este aumento ha sido posible gracias a los avances en la tecnología de revestimiento de baja emisividad (low-e) durante las últimas dos décadas.
Sin embargo, en comparación con las paredes y techos aislados, las ventanas típicas son una gran pérdida de energía. El aislamiento se mide en términos de resistencia al flujo de calor o valor R: cuanto mayor sea el valor R, mejor será el rendimiento del aislamiento. Las paredes con un rendimiento de aislamiento de R-30 (es decir, RSI-5.3) se consideran normales para la mayoría de los edificios canadienses en la actualidad, mientras que el rendimiento de aislamiento de las ventanas generalmente alcanza solo R-4 (es decir, RSI-0.7). ¿Por qué conformarse con ventanas R-4 en viviendas y edificios con paredes aisladas con R-30? Este doble estándar de conservación de energía existe porque es más fácil ser una pared que una ventana. Las paredes solo tienen que aislar bien, mientras que las ventanas deben hacer mucho más.
Las ventanas (específicamente el vidrio de las ventanas) deben:
Además, muchas ventanas también deben abrirse para proporcionar ventilación y salida en caso de emergencia. Dado que las ventanas representan hasta el 30 por ciento de la pérdida de calor de los edificios y hogares convencionales, representan una fruta al alcance de la mano que puede tener un impacto dramático e inmediato en la eficiencia energética.
Una solución radical podría ser tapiar muchas de las ventanas existentes. Esto podría ahorrar algo de energía, pero dificulta la transmisión de luz natural a un edificio. Los beneficios cada vez más reconocidos de traer la luz del día incluyen:
Claramente hay un incentivo para hacer que las ventanas funcionen mejor. Simplemente reducir su tamaño y número no es factible, especialmente en los climas fríos de Canadá, donde la 'fiebre de la cabina' puede ser una realidad.
Opciones de vidrio de alto rendimiento Dado que el vidrio es el corazón de una ventana, los especificadores deben conocer las opciones de alto rendimiento. El vidrio de un solo panel puede protegerlo del clima, pero hace poco para aislar contra la pérdida de calor o reflejar el calor del sol: su rendimiento es de aproximadamente R-1 (es decir, RSI-0.18). El espacio de aire dentro del vidrio aislante de doble panel (es decir, dos paneles de vidrio con un revestimiento de baja emisividad separados por un espacio de aire sellado), especialmente cuando se llena con un gas inerte como el argón, mejora el aislamiento y el revestimiento refleja el calor del sol. ––rendimiento máximo hasta aproximadamente R-4.
Desafortunadamente, dado que la tecnología de revestimiento ha llegado a límites prácticos con una emisividad tan baja como 0,003, las personas ya no pueden confiar en mejores revestimientos de baja emisividad para mejorar el rendimiento del vidrio como lo han hecho durante las últimas dos décadas. Para romper la barrera del rendimiento del vidrio, ahora se debe cambiar de revestimientos a 'cavidades', que son espacios de aire que impiden el calor dentro de una unidad de vidrio aislante (IG). A diferencia del vidrio de doble panel (que se limita a una sola cavidad), el vidrio de múltiples cavidades utiliza múltiples espacios de aire aislantes para lograr un nuevo nivel de eficiencia energética.
Vidrio aislante de triple panelEl vidrio aislante de triple panel consta de tres paneles de vidrio y dos revestimientos de baja emisividad separados por dos espacios de aire. Mejora el rendimiento del aislamiento hasta R-10 (es decir, RSI-1.8), con relleno de gas criptón. La mala noticia es que el vidrio de triple panel es un 50 por ciento más pesado que el vidrio de doble panel, lo que requiere un marco de ventana más fuerte y agrega una carga estructural significativa al edificio. También es más difícil de manejar e instalar.
Vidrio aislante de película suspendidaEl vidrio aislante de película suspendida consiste en una película recubierta suspendida entre dos hojas de vidrio. Mejora el rendimiento del aislamiento hasta R-20 (es decir, RSI-3.5), con gas criptón y tres películas suspendidas, con el mismo peso que el vidrio de doble panel. Se pueden suspender hasta tres películas recubiertas dentro de la unidad para crear hasta cuatro cavidades aislantes. Agregar un gas con impedimento térmico a las cavidades internas puede lograr un rendimiento de aislamiento del centro del vidrio de hasta R-10 (con argón) y R-20 (con criptón), como se ilustra en la Figura 1.
El vidrio aislante de alto rendimiento supera al vidrio aislante de película suspendida que utiliza múltiples películas para lograr al menos un rendimiento de aislamiento R-8 (es decir, RSI-1.4) y una ganancia de calor solar moderada. Las ventanas equipadas con vidrio aislante de película suspendida en realidad pueden ser más eficientes desde el punto de vista energético que las paredes aisladas cuando se considera la ganancia solar pasiva de la luz del día además de las propiedades aislantes del vidrio. A diferencia de las paredes, el vidrio aislante de película suspendida puede lograr una ganancia neta de energía al admitir más calor del sol del que se pierde por conducción. Es en este punto que un sistema de vidrio es capaz de superar a la pared circundante.
Por ejemplo, como se indicó anteriormente, el vidrio aislante de película suspendida puede alcanzar un rendimiento de hasta R-20. En este punto, el vidrio detiene el 95 por ciento de la posible pérdida de calor (factor U 0,05). Esto significa que hay menos de un dos por ciento de diferencia en la pérdida de calor entre el vidrio R-20 y una pared R-30 circundante. Al considerar que también hay ganancia solar en un ciclo de 24 horas y 365 días, la ganancia pasiva del sistema de acristalamiento puede compensar en última instancia su pérdida de calor. Esto significa que a pesar de tener un valor R más bajo, una unidad de vidrio R-20 en realidad puede superar a una pared R-30.
Beneficios adicionales del vidrio aislante de película suspendida El vidrio aislante de múltiples cavidades de película suspendida aprovecha los beneficios de la tecnología basada en película y vidrio para crear una unidad IG liviana. El vidrio revestido de baja emisividad se usa para minimizar la ganancia de calor solar, mientras que la película revestida suspendida se usa para maximizar el rendimiento del aislamiento, bloquear la radiación UV, reducir el ruido y aumentar la comodidad de los ocupantes de manera más eficaz que el vidrio revestido solo.
Sin embargo, se pueden obtener beneficios adicionales cuando el mayor rendimiento del vidrio aislante de película suspendida se considera como parte de un enfoque holístico para optimizar el rendimiento y el costo general del edificio. Por ejemplo, un edificio diseñado con vidrio de bajo rendimiento probablemente requerirá sistemas adicionales, como calefacción perimetral y un sistema HVAC más grande. Sin embargo, un diseño de envolvente de edificio "ajustado" puede eliminar el calentamiento del perímetro y reducir el tamaño del sistema HVAC. Esto no solo reduce el precio inicial del edificio, sino que también reduce los costos operativos anuales.
Vidrio que aísla como una pared En una era de paredes R-30, el vidrio ha sido el "eslabón débil" de la eficiencia energética en la envolvente del edificio. Sin embargo, esto ya no es el caso. Es importante que los especificadores sepan que ya no es necesario aceptar la limitación de rendimiento del vidrio de doble panel o la limitación de peso del vidrio de triple panel.
Las soluciones superiores de múltiples cavidades que incorporan una película recubierta suspendida han cambiado las reglas y pueden lograr un rendimiento de vidrio de hasta R-20 sin peso estructural adicional. Los especificadores tienen una gran oportunidad de utilizar estas soluciones de múltiples cavidades no solo para aumentar drásticamente el ahorro de energía, sino también para reducir los costos generales al aprovechar el mayor rendimiento de este vidrio para eliminar o reducir el tamaño de otros sistemas de construcción. En otras palabras, los profesionales del diseño ya no tienen que pensar en paredes para aislar, pueden pensar en ventanas.
Bruce Lang es vicepresidente de marketing y desarrollo comercial de Southwall Technologies, un proveedor de películas y productos de vidrio de alto rendimiento. También es presidente de Southwall Insulating Glass, una empresa que fabrica vidrio aislante de película suspendida de bajo consumo. Lang tiene una licenciatura en ciencias en ingeniería eléctrica de la Universidad de Stanford y una maestría en administración de empresas de la Universidad de Santa Clara en California. Puede comunicarse con él por correo electrónico a [email protected].
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